基于CBR技術的重大突發公共衛生事件應急醫療物資的需求獲取

石振龍，孫慶峰

（北華大學，吉林吉林132013）

0 引言

突發公共事件按照事件發生的過程、性質與產生機理不同，可分為事故災難、自然災害、社會安全事件與公共衛生事件4類[1]。在重大突發公共衛生事件發生時，應急醫療物資的需求獲取通常表現出突發性、不確定性與高度的實效性[2]，所以顯得尤為重要。本文通過基于案例推理（case-based reasning，CBR）的技術，將2020年新型冠狀病毒肺炎（以下簡稱“新冠肺炎”）疫情與之前所發生的重大突發公共衛生事件中急性呼吸道傳染性疾病所需的應急醫療物資相比較，分析應急醫療物資的需求獲取，為應急醫療物資的儲備與應急醫療資源預案的制訂提供參考。

1 應急醫療物資的需求獲取

1.1 應急醫療物資的需求獲取分類

重大突發公共衛生事件的醫療資源配置必須是以當次事件的應急響應需求為導向，這種需求獲取主要分為3類。第一類是根據以往同類事件進行需求獲取。在重大突發公共衛生事件初期，根據以往事件的需求，可以快速預判出當下事件的醫療物資輪廓，提早形成初步響應配置方案。第二類是根據一線救援人員的經驗進行需求獲取。通過總結一線救援人員的經驗，可形成寶貴的應急知識。通過研判當次事件一線救援人員反饋的重要信息，可以更加準確地把握當次事件的醫療物資需求。第三類是根據承災人員的實際需求進行需求獲取。將這3類獲取途徑相結合，才能使事件響應過程中醫療物資的需求獲取更加全面。

1.2 應急醫療物資的需求分類

應急醫療物資按照用途可分為十三大類，其中與醫療物資相關的有四大類，主要包括防護用品、生命救助類物資、生命支持類物資及其他類醫療物資[3-4]。防護用品主要用于防止醫療人員與受災者在救援與治療時受到傷害，該類醫療物資主要包括一次性工作帽、N95口罩、一次性隔離衣、一次性眼罩、一次性手套與消毒液等。生命救助類物資主要用于對受災者進行生命救助，該類醫療物資包括止血繃帶、骨折固定托架和無菌紗布等。生命支持類物資是受災者維持生命必不可少的醫療物資，該類醫療物資包括便攜式呼吸機、急救藥品、防疫藥品等。其他類醫療物資主要用于救護保障，該類醫療物資包括救護車、紅外測溫槍與試劑等。這四大類應急醫療物資能在需求獲取的信息不足時，一定程度上滿足醫療物資的需求。

2 基于CBR技術的公共衛生事件應急醫療物資的需求獲取

2.1 CBR技術原理

CBR技術是人工智能領域的一個相當重要的分支[5]，其核心思想是：為了解決一個新問題，從之前的案例庫中查找與新問題最相近的源案例，然后把查找到的案例相關信息與解決方法修改或修正后重新用到新問題中，以指導新問題的解決與處理[6]。當突發公共衛生事件發生時，通常缺乏高效的應急預案，此時決策者往往通過回憶相似的事件與片段來處理解決當前的突發事件[7]。所以CBR技術是突發公共衛生事件應急輔助決策常用的技術之一，通過參照歷史相近的案例來處理突發事件具有一定的可行性。

2.2 案例庫的構建

突發公共衛生事件發生初期，應急決策者通常依據經驗與以往案例判斷確定當前事件的物資需求[8]。因為應急醫療物資的需求突出一個“急”字，按照應急醫療物資大類分類能幫助決策者做出一個宏觀的判斷。因此，將防護用品、生命救助類物資、生命支持類物資和其他類醫療物資這四大類作為案例庫的特征屬性。

重大突發公共衛生事件應急醫療物資的需求獲取案例用行向量的形式可表示為式中，X代表重大突發公共衛生事件應急醫療物資的需求獲取案例；A1代表防護用品數量；A2代表生命救助類物資數量；A3代表生命支持類物資數量；A4代表其他類醫療物資數量。

式中，ai為某種防護用品數量（a1為一次性工作帽，a2為N95口罩，a3為一次性隔離衣……）；bi為某種生命救助類物資數量（b1為止血繃帶，b2為骨折固定托架，b3為救生衣……）；ci為某種生命支持類物資數量（c1為便攜式呼吸機，c2為急救藥品，c3為防疫藥品……）；di為某種其他類醫療物資數量（d1為救護車，d2為紅外測溫槍，d3為試劑……）。

本文以重大突發急性呼吸道傳染性疾病為例，把2009年甲型H1N1人感染豬流感疫情、2013年H7N9禽流感疫情和2020年新冠肺炎疫情作為案例。雖然2003年非典疫情與新冠肺炎疫情有眾多相似之處，但是考慮到時間久遠且數據收集困難，因此不納入案例庫。

突發公共衛生事件發生時，當地政府或疾控中心結合以往案例、一線救援人員的處置經驗和承災人員的實際需求發布的物資需求或采購儲備清單，能一定程度上反映出物資需求的特征。其中2009年甲型H1N1人感染豬流感疫情的數據以山東省兗州市防控物資清單（case1）[9]、內蒙古自治區牙克石市疾控中心發布的物資需求采購清單（case2）[10]與江蘇省贛榆縣政府H1N1采購儲備物資清單（case3）[11]作為數據基礎。H7N9禽流感疫情以2013年山西省晉中市防控中心采購物資清單（case4）[12]、2013年山西省陽泉市防控疫情應急物資采購清單（case5）[13]、2013年廣西壯族自治區東興市衛生局H7N9禽流感防控物資采購清單（case6）[14]、2017年內蒙古自治區土默特左旗疾病預防控制中心發布的人感染H7N9禽流感應急物資采購清單（case7）[15]作為數據基礎。新冠肺炎疫情以武漢市新冠肺炎防控指揮部的首批物資需求清單（case8）[16]作為數據基礎。四大類醫療物資具體的數量信息詳見表1。

表1 案例庫信息統計表單位：個

德爾菲法能直觀地對特征屬性優先級與重要性進行判斷，所以選用德爾菲法對上述因素賦予權重并計算得到特征值權重：防護用品權重為0.41、生命救助類物資權重為0.12、生命支持類物資權重為0.26、其他醫療物資權重為0.21。

3 基于CBR技術的相似度分析

CBR過程主要包括案例獲取、案例匹配和分析處理[17]。

3.1 案例獲取

通過網絡調查與文獻查閱提取重大突發公共衛生事件下應急醫療物資的需求獲取數量信息，根據物資需求特征對其進行分類。

3.2 案例匹配

計算本次事件案例與已發生的重大突發公共衛生事件案例的相似度。通過設定的相似度閥值，判斷以前案例的需求對新案例的需求是否有借鑒意義。本次案例與以往案例的需求特征都采用了向量的表示形式，通過計算案例特征向量的幾何距離來表征相似度。由于各案例之間都存在差異，為消除差異對相似度的影響，需要對案例特征值做歸一化處理，然后以歐式空間距離作為案例相似度的度量。所以新案例x與案例庫中案例a的歸一化相似度計算公式為[18]

式中，n為案例件數；ωi為案例a中第i個特征權重值的大??；xi為新案例x的第i個特征；ai為案例庫中a案例的第i個特征；aimax為第i個特征值的最大值；aimin為第i個特征的最小值。Sim（x，a）的值越大，則2個案例之間的相似度越高[19]。

確定一個閥值T，若案例的相似度超過這一閥值則終止對比。設案例庫有m個案例，則bi的相似度為

當案例bi的相似度大于閥值T時程序終止，用公式表示為

通常案例匹配閥值T一般定為0.85～0.90，但具體情況應根據實驗結果而定。

3.3 案例分析

由于新冠肺炎疫情以湖北地區最為嚴重，以武漢防控中心的物資需求清單為例，能集中體現應急醫療物資的需求。但是鑒于物資需求數量巨大且患者較多不便與以往事件的需求獲取做比較，因此將本次數據進行相應處理。通過數據的計算處理得到本次案例與之前案例的相似度如下：

由相似度結果可知：新冠肺炎疫情與H1N1人感染豬流感疫情、H7N9禽流感疫情都有相似之處，與case2相似度結果最高。如果保障水平與運輸生產水平等因素不變的情況下，發生類似案例，應急決策者可參照case2的物資需求與當次事件的物資需求特點進行物資的配置。

4 結語

突發公共衛生事件往往類型眾多且復雜[20]，需要在最短時間內生成滿足當次醫療物資需求的資源配置方案。人工生成處置方案往往效率低下，且處置方案受主觀因素主導。CBR技術可以通過建立大量相似案例的案例庫，比較案例庫中案例特征屬性的相似程度，客觀得出與當次事件最相似的結果，在短時間內生成能解決當次突發公共衛生事件的處置方案。

針對突發事件應急決策的實際需求，本文將CBR技術應用于重大突發公共衛生事件的物資需求獲取的決策中，提取應急醫療物資類別作為案例特征屬性，并通過實際案例分析證明該方法的可行性和有效性。由于各級政府部門對應急醫療物資的采購信息披露有限，所以本文構建的案例庫還有待進一步完善，建議政府部門規范化、透明化管理應急物資。針對公共衛生事件涉及的病種不同、物資需求種類復雜等問題，可進一步邀請專家針對具體病種類型，對案例特征屬性進行修正，確保案例庫實時更新，提高預測效率和準確性。